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Evaluación del desgaste por rozamiento
EVALUACIÓN DEL DESGASTE POR ROZAMIENTO
El autor:
Duanjie Li, Doctor en Filosofía
Revisado por
Jocelyn Esparza
INTRODUCCIÓN
El rozamiento es "un proceso especial de desgaste que se produce en la zona de contacto entre dos materiales sometidos a carga y sometidos a un diminuto movimiento relativo por vibración o alguna otra fuerza". Cuando las máquinas están en funcionamiento, las vibraciones se producen inevitablemente en las uniones atornilladas o con pasadores, entre componentes que no están destinados a moverse, y en los acoplamientos y cojinetes oscilantes. La amplitud de este movimiento de deslizamiento relativo suele ser del orden de micrómetros a milímetros. Estos movimientos repetitivos de baja amplitud provocan un grave desgaste mecánico localizado y la transferencia de material en la superficie, lo que puede reducir la eficacia de la producción, el rendimiento de la máquina o incluso dañarla.
Importancia de lo cuantitativo
Evaluación del desgaste por rozamiento
El desgaste por fricción a menudo implica varios mecanismos de desgaste complejos que tienen lugar en la superficie de contacto, incluida la abrasión de dos cuerpos, la adhesión y/o el desgaste por fatiga por fricción. Para comprender el mecanismo de desgaste por fricción y seleccionar el mejor material para la protección contra el desgaste por fricción, se necesita una evaluación confiable y cuantitativa del desgaste por fricción. El comportamiento del desgaste por fricción está influenciado significativamente por el entorno de trabajo, como la amplitud del desplazamiento, la carga normal, la corrosión, la temperatura, la humedad y la lubricación. Un versátil tribómetro que puedan simular las diferentes condiciones de trabajo realistas serán ideales para la evaluación del desgaste por fricción.
Steven R. Lampman, Manual ASM: Volumen 19: Fatiga y Fractura
http://www.machinerylubrication.com/Read/693/fretting-wear
OBJETIVO DE MEDICIÓN
En este estudio, evaluamos los comportamientos de desgaste por rozamiento de una muestra de acero inoxidable SS304 a diferentes velocidades de oscilación y temperaturas para mostrar la capacidad de NANOVEA T50 Tribómetro en la simulación del proceso de desgaste por rozamiento del metal de forma bien controlada y monitorizada.
NANOVEA
T50
CONDICIONES DE PRUEBA
La resistencia al desgaste por rozamiento de una muestra de acero inoxidable SS304 se evaluó mediante NANOVEA Tribómetro con módulo de desgaste lineal recíproco. Se utilizó una bola de WC (6 mm de diámetro) como contramaterial. La pista de desgaste se examinó utilizando un NANOVEA Perfilador 3D sin contacto.
La prueba de rozamiento se realizó a temperatura ambiente (RT) y a 200 °C para estudiar el efecto de la alta temperatura en la resistencia al desgaste por rozamiento de la muestra de SS304. Una placa calefactora situada en el escenario de la muestra calentó la muestra durante el ensayo de rozamiento a 200 °C. La tasa de desgaste, Kse evaluó mediante la fórmula K=V/(F×s), donde V es el volumen desgastado, F es la carga normal, y s es la distancia de deslizamiento.
Tenga en cuenta que en este estudio se ha utilizado como ejemplo una bola de WC como material de contención. Cualquier material sólido con diferentes formas y acabados superficiales puede aplicarse utilizando un accesorio personalizado para simular la situación de aplicación real.
PARÁMETROS DE LA PRUEBA
de las mediciones de desgaste
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El perfil de la huella de desgaste en 3D permite determinar directamente y con precisión la pérdida de volumen de la huella de desgaste calculada por el NANOVEA Software de análisis de montañas.
La prueba de desgaste alternativo a una velocidad baja de 100 rpm y a temperatura ambiente muestra una pequeña huella de desgaste de 0,014 mm³. En comparación, la prueba de desgaste por rozamiento realizada a una velocidad elevada de 1.000 rpm crea una huella de desgaste sustancialmente mayor con un volumen de 0,12 mm³. Este proceso de desgaste acelerado puede atribuirse al elevado calor y a las intensas vibraciones generadas durante el ensayo de desgaste por fricción, que promueven la oxidación de los restos metálicos y dan lugar a una grave abrasión de tres cuerpos. El ensayo de desgaste por fricción a una temperatura elevada de 200 °C forma una huella de desgaste mayor de 0,27 mm³.
La prueba de desgaste por rozamiento a 1000 rpm tiene una tasa de desgaste de 1,5×10-4 mm³/Nm, que es casi nueve veces mayor que en una prueba de desgaste alternativo a 100 rpm. La prueba de desgaste por fricción a una temperatura elevada acelera aún más la tasa de desgaste hasta 3,4×10-4 mm³/Nm. Una diferencia tan significativa en la resistencia al desgaste medida a diferentes velocidades y temperaturas muestra la importancia de las simulaciones adecuadas del desgaste por rozamiento para aplicaciones realistas.
El comportamiento del desgaste puede cambiar drásticamente cuando se introducen pequeños cambios en las condiciones de prueba en el tribosistema. La versatilidad del NANOVEA El tribómetro permite medir el desgaste en diversas condiciones, como alta temperatura, lubricación, corrosión y otras. El control preciso de la velocidad y la posición mediante el motor avanzado permite a los usuarios realizar la prueba de desgaste a velocidades que van de 0,001 a 5000 rpm, lo que lo convierte en una herramienta ideal para que los laboratorios de investigación/prueba investiguen el desgaste por rozamiento en diferentes condiciones tribológicas.
Pistas de desgaste por rozamiento en diversas condiciones
bajo el microscopio óptico
PERFILES 3D WEAR TRACKs
proporcionar una mayor comprensión de los fundamentos
del mecanismo de desgaste por rozamiento
RESUMEN DE RESULTADOS DE LAS PISTAS DE DESGASTE
medido con diferentes parámetros de prueba
CONCLUSIÓN
En este estudio, mostramos la capacidad del NANOVEA Tribómetro en la evaluación del comportamiento de desgaste por rozamiento de una muestra de acero inoxidable SS304 de forma bien controlada y cuantitativa.
La velocidad y la temperatura del ensayo desempeñan un papel fundamental en la resistencia al desgaste por frotamiento de los materiales. El elevado calor y las intensas vibraciones durante el trasteo dieron lugar a un desgaste sustancialmente acelerado de la muestra de SS304 en cerca de nueve veces. La elevada temperatura de 200 °C aumentó la tasa de desgaste a 3,4×10-4 mm3/Nm.
La versatilidad del NANOVEA El tribómetro es una herramienta ideal para medir el desgaste por rozamiento en diversas condiciones, como alta temperatura, lubricación, corrosión y otras.
NANOVEA Los tribómetros ofrecen pruebas de desgaste y fricción precisas y repetibles mediante modos rotativos y lineales conformes a las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste a alta temperatura, lubricación y tribo-corrosión disponibles en un sistema preintegrado. Nuestra incomparable gama es una solución ideal para determinar toda la gama de propiedades tribológicas de revestimientos, películas y sustratos finos o gruesos, blandos o duros.
